WO2021205582A1 - コーティング組成物、コーティング膜、物品、光学機器、照明機器、空気調和機およびコーティング膜の製造方法 - Google Patents

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silica fine
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coating composition
coating
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夏実 小山
吉田　育弘
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三菱電機株式会社
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    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
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Definitions

  • the present disclosure relates to a coating composition containing silica fine particles, a coating film, an article, an optical device, a lighting device, an air conditioner, and a method for manufacturing a coating film.
  • Patent Document 1 discloses a technique for forming a coating film on the surface of a coating composition containing inorganic particle aggregates in which silica fine particles are bonded in a chain or bead shape and fluororesin particles. In this coating film, a large amount of inorganic particle aggregates are present on the surface side, and the presence of fluororesin particles forms an uneven structure on the surface of the coating film.
  • Patent Document 1 has a problem that the coating film becomes slightly cloudy because light scattering occurs due to the uneven structure existing on the surface of the coating film. For example, if a slightly cloudy coating film is formed on the surface of the lens of an outdoor camera, the light transmission performance of the lens deteriorates, which is not desirable. Further, if a coating film having a slightly cloudy surface is formed on the surface of the cover of the lighting equipment, the color tone of the base material changes, which impairs the design of the lighting equipment. Therefore, there has been a demand for a coating film having higher transparency than before.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a coating composition capable of increasing the transparency of the coating film as compared with the conventional one.
  • the coating composition of the present disclosure contains silica fine particles having an average particle size of 3 nm or more and 25 nm or less, a solvent having a boiling point of 150 ° C. or more and 300 ° C. or less, and water. And, including.
  • the content of the silica fine particles is 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the content of the solvent is 20% by mass or more and 70% by mass or less.
  • a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the coating film according to the first embodiment Sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing method of the coating film by Embodiment 1.
  • XI-XI cross-sectional view of FIG. The figure which summarized the formation condition of the coating film and the evaluation result in Examples 1 to 17. The figure which summarized the formation condition of the coating film and the evaluation result in Comparative Examples 1 to 11.
  • Embodiment 1 ⁇ Coating composition>
  • the coating composition according to the first embodiment contains silica fine particles, a high boiling point solvent, and water. Further, the coating composition according to the first embodiment may further contain fluororesin particles and a non-volatile hydrophilic organic substance. The components contained in the coating composition will be described below.
  • the silica fine particles contained in the coating composition according to the first embodiment are components that are the base of the coating film.
  • silica fine particles By blending silica fine particles with the coating composition, it is possible to form a highly transparent hydrophilic surface in the coating film formed by the coating composition. As a result, the ability to suppress the adhesion of hydrophobic stains can be improved, and the adhered water can easily spread and the adhered water can easily flow down.
  • Silica fine particles have a lower refractive index than other inorganic particles, and have a value close to the refractive index of transparent resins such as plastics and glass, which are generally used as base materials.
  • transparent resins such as plastics and glass
  • the refractive index of the base material and the coating film are about the same, the appearance of white due to light reflection at their interfaces and surfaces is suppressed, and the color tone of the base material is not easily impaired.
  • the average particle size of the silica fine particles is preferably 3 nm or more and 25 nm or less, and particularly preferably 4 nm or more and 10 nm or less.
  • the average particle size means the value of the average particle size of the primary particles as measured by a laser light scattering type or dynamic scattering type particle size distribution meter.
  • the primary particle means a particle which is the smallest unit of a particle and is not further divided.
  • An aggregate of primary particles in which a plurality of primary particles are agglomerated is called a secondary particle.
  • the average particle size of the silica fine particles is less than 3 nm, the coating film becomes too dense and the intermolecular force acting between the film surface and the dirt becomes large, so that the desired antifouling property cannot be obtained. be.
  • the average particle size of the silica fine particles is larger than 25 nm, the unevenness on the surface of the coating film becomes too large, and white turbidity is likely to occur. From the above, the average particle size of the silica fine particles is preferably 3 nm or more and 25 nm or less.
  • the coating film has appropriate density, and the contact area between the surface of the coating film and dirt becomes small, so that sufficient antifouling property is provided.
  • the antifouling property means a property in which dirt is difficult to adhere or a property in which the adhered dirt is easily removed.
  • the content of the silica fine particles in the coating composition is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more and 2% by mass or less.
  • the content of the silica fine particles in the coating composition is less than 0.1% by mass, the formed coating film becomes too thin, and the desired antifouling property may not be obtained.
  • the content of the silica fine particles in the coating composition is more than 5% by mass, the coating film becomes too thick, cracks and irregularities are formed, and white turbidity may easily occur.
  • the content of the silica fine particles in the coating composition is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less. In particular, when the content of the silica fine particles in the coating composition is 0.5% by mass or more and 2% by mass or less, a uniform coating film having an appropriate thickness can be formed, and sufficient antifouling can be formed. You can get sex.
  • Silica fine particles having the above characteristics can be prepared according to a known method.
  • colloidal silica prepared from an aqueous solution of sodium silicate or prepared by the sol-gel method can be used as silica fine particles.
  • the silica fine particles may be spherical, or may have irregular shapes such as hollow shape, scale shape, and rod shape.
  • scaly silica fine particles When scaly silica fine particles are used, the obtained film strength tends to be high. Therefore, preferable results can be obtained by using scaly silica fine particles for applications that require wear resistance.
  • By mixing scaly silica and spherical silica it is possible to achieve both the strength of the transparent coating film. Further, those in which silica fine particles are connected in a bead shape may be used.
  • the high boiling point solvent contained in the coating composition according to the first embodiment is a solvent having a boiling point higher than that at room temperature, and as will be described later, a solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
  • the high boiling point solvent controls the drying rate of the coating composition in the process of forming the coating film.
  • the liquid film can be formed while maintaining the initial concentration of the silica fine particles in the coating composition, and the aggregation of the silica fine particles during the coating can be suppressed.
  • the content of the high boiling point solvent so that the drying time becomes long, the liquid film after coating can be leveled. A uniform coating film can be obtained by these effects.
  • the boiling point of the high boiling point solvent is preferably 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. If the boiling point of the high boiling point solvent is less than 150 ° C., the drying speed becomes too fast, and the effects of preventing the aggregation of silica fine particles and leveling the liquid film after coating cannot be obtained. On the other hand, when the boiling point of the high boiling point solvent exceeds 300 ° C., the solvent tends to remain in the coating film, and a coating film having desired characteristics cannot be obtained. From the above, the boiling point of the high boiling point solvent is preferably 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
  • the solubility of the high boiling point solvent in water is not particularly limited, but it is preferably 70% by mass or more. This is because if the solubility in water is less than 70% by mass, it becomes easy to separate into water.
  • high boiling point solvents examples include ethylene glycol, propylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, diethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and diethylene glycol.
  • the content of the high boiling point solvent in the coating composition is 20% by mass or more and 70% by mass or less, preferably 30% by mass or more and 50% by mass or less. If the content of the high boiling point solvent is less than 20% by mass, the effect of preventing aggregation of silica fine particles and the effect of leveling the liquid film after coating cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the content of the high boiling point solvent is more than 70% by mass, the solubility of the silica fine particles in the coating composition and the fluororesin particles that can be optionally contained is lowered, and agglomeration is likely to occur. From the above, the content of the high boiling point solvent in the coating composition is preferably 20% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the liquid film is maintained in a dispersed state of silica fine particles and fluororesin particles in the liquid film by the coating composition. Since the leveling effect of the above can be obtained, a uniform and highly transparent coating film can be formed.
  • the water contained in the coating composition according to the first embodiment is not particularly limited, and tap water, pure water, RO (Reverse Osmosis) water, deionized water and the like can be used.
  • RO water is water from which impurities have been removed from tap water using a reverse osmosis membrane.
  • the amount of ionic impurities such as calcium ions or magnesium ions contained in water is small.
  • the divalent or higher ionic impurities contained in water are preferably 200 ppm or less, and more preferably 50 ppm or less.
  • the silica fine particles may be aggregated, which may cause a decrease in coatability due to a decrease in fluidity of the coating composition and a decrease in transparency of the coating film. be.
  • the content of water in the coating composition is not particularly limited, but is preferably 25% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 50% by mass or more and 70% by mass or less. If the water content is less than 25% by mass, the solubility of the silica fine particles in the coating composition and the fluororesin particles that can be optionally contained may decrease, and the particles may easily aggregate. Further, when the water content is less than 25% by mass, the coating film becomes thick and defects such as cracks may easily occur. On the other hand, if the water content exceeds 80% by mass, the amount of solids in the composition becomes too small, and it may be difficult to efficiently form the coating film. From the above, the content of water in the coating composition is preferably 25% by mass or more and 80% by mass or less.
  • the water content in the coating composition is 50% by mass or more and 70% by mass or less, the dispersed state of the silica fine particles and the fluororesin particles in the liquid film by the coating composition can be maintained, and the thickness is appropriate. It is possible to form a uniform and highly transparent coating film.
  • the coating composition according to the first embodiment may also contain fluororesin particles.
  • fluororesin particles By blending the fluororesin particles, a hydrophobic surface can be partially formed on the coating film to be formed. Thereby, the ability to prevent the adhesion of dirt can be improved. Further, it is possible to impart lubricity to the surface of the coating film formed by the fluororesin particles. Thereby, the wear resistance of the coating film can be improved.
  • the fluororesin particles are not particularly limited, but for example, PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), ETFE.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • ETFE tetrafluoroethylene
  • Ethethylene / tetrafluoroethylene copolymer ECTFE (ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), PVF (polyfluorovinyl), fluoroethylene / vinyl ether
  • examples thereof include particles formed from a polymer, a fluoroethylene / vinyl ester copolymer, a copolymer and a mixture thereof, and a mixture of a fluororesin and another resin.
  • the average particle size of the fluororesin particles is preferably 80 nm or more and 550 nm or less, and more preferably 100 nm or more and 500 nm or less. If the average particle size of the fluororesin particles is less than 80 nm, a hydrophobic portion may not be sufficiently formed on the surface of the coating film. On the other hand, when the particle size of the fluororesin particles exceeds 550 nm, the surface irregularities of the coating film become large and dirt is easily caught, so that the desired antifouling property may not be obtained. In addition, light scattering may occur due to the unevenness of the surface of the coating film, and the coating film may become cloudy.
  • the average particle size of the fluororesin particles is preferably 80 nm or more and 550 nm or less.
  • the coating film has a hydrophobic surface and appropriate unevenness due to the fluororesin particles, so that sufficient antifouling property can be obtained. ..
  • the transparency of the coating film can be improved by reducing the unevenness of the surface of the coating film formed by using the rod-shaped or scaly fluororesin particles as much as possible. Furthermore, the smoothness of the film obtained by using a dispersion of fluororesin particles that contains low molecular weight components or solvents, has flexibility during coating, and volatilizes and solidifies these components after coating. And it is also possible to improve transparency.
  • the fluororesin particles can be adjusted according to a known method. Commercially available fluororesin particles dispersed in water can be used as a raw material for the coating composition.
  • the content of the fluororesin particles in the coating composition is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the content of the silica fine particles.
  • the content of the fluororesin particles with respect to the content of the silica fine particles in the coating composition is less than 5% by mass, the ratio of the hydrophobic surface on the surface of the coating film becomes low, and the desired antifouling property cannot be obtained. There is.
  • the content of the fluororesin particles is more than 50% by mass with respect to the content of the silica fine particles, dust tends to easily adhere to the coating film, which is not preferable.
  • the content of the fluororesin particles with respect to the content of the silica fine particles in the coating composition is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the content of the fluororesin particles is 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the content of the silica fine particles in the coating composition, a coating film having a hydrophilic surface and a hydrophobic surface at an appropriate ratio. Therefore, sufficient antifouling property can be obtained.
  • the coating composition according to the first embodiment may also contain a non-volatile hydrophilic organic substance which is a non-volatile and hydrophilic organic substance.
  • a non-volatile hydrophilic organic substance which is a non-volatile and hydrophilic organic substance.
  • the non-volatile hydrophilic organic substance is not particularly limited, but various non-volatile organic substances that do not have deliquescent properties can be used.
  • Examples of non-volatile hydrophilic organics are polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, dimethicone copolyols, and mixtures thereof.
  • Surfactants can also be used as non-volatile hydrophilic organic substances.
  • the surfactant is not particularly limited, but a nonionic surfactant that does not easily cause aggregation of silica fine particles and the like is preferable.
  • anionic surfactants and cationic surfactants can also be used if attention is paid to the amount added, the pH of the solvent, and the like.
  • nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenol ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene alkyl amines, polyoxyethylene alkyl amides, sorbitan alkyl esters, and polyoxyethylene sorbitan alkyl esters. Can be mentioned.
  • Anionic surfactants include higher alcohol sulfate (Na salt or amine salt), alkylallyl sulfonate (Na salt or amine salt), alkylnaphthalene sulfonate (Na salt or amine salt), alkylnaphthalene sulfonate. Examples thereof include condensates, alkyl phosphates, dialkyl sulfosuccinates, rosin soaps, fatty acid salts (Na salt or amine salt) and the like.
  • cationic surfactant examples include octadecylamine acetate, imidazoline derivative acetate, polyalkylene polyamine derivative or salt thereof, octadecyltrimethylammonium chloride, triethylaminoethylalkylamide halogenide, alkylpyridinium sulfate, alkyltrimethylammonium halogenide and the like. Be done.
  • the non-volatile hydrophilic organic substance is not particularly limited, but one having an average molecular weight of 400 or more and 500,000 or less can be used, and one having an average molecular weight of 700 or more and 100,000 or less is preferable.
  • the average molecular weight is lower than 400, when the amount of the non-volatile hydrophilic organic substance added is large, the adhesion of dust may increase, which is not preferable. If the average molecular weight exceeds 500,000, the fluidity of the coating liquid may decrease, making uniform coating difficult. From the above, it is desirable that the average molecular weight of the non-volatile hydrophilic organic substance is 400 or more and 500,000 or less.
  • the average molecular weight of the non-volatile hydrophilic organic substance is 700 or more and 100,000 or less, it has appropriate fluidity, so that it is possible to obtain a highly transparent coating film in which the voids of the coating film are filled. can.
  • the content of the non-volatile hydrophilic organic substance in the coating composition is preferably 10% by mass or more and 40% by mass or less, and particularly 10% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the content of the silica fine particles. Is preferable. If the content of the non-volatile hydrophilic organic substance with respect to the content of the silica fine particles in the coating composition is less than 10% by mass, the void inside the coating film to be formed cannot be sufficiently filled, or the coating composition. The spreadability of the coating film may be low, and the transparency of the coating film may be insufficient.
  • the coating film may become too soft and the durability may be insufficient.
  • the content of the non-volatile hydrophilic organic substance with respect to the content of the silica fine particles in the coating composition is 10% by mass or more and 40% by mass or less.
  • the content of the non-volatile hydrophilic organic substance in the coating composition is 10% by mass or more and 30% by mass or less, the effect of sufficiently filling the voids of the coating film can be obtained, so that the coating has high transparency. A film can be formed.
  • the coating composition according to the first embodiment may contain components known in the art from the viewpoint of imparting various properties to the coating composition as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
  • examples of such components include coupling agents, silane compounds and the like.
  • the blending amount of these components is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present disclosure, and may be appropriately adjusted according to the type of components used.
  • the method for producing the coating composition according to the first embodiment containing the above-mentioned components is not particularly limited, and can be carried out according to a method known in the art. Specifically, a coating composition can be prepared by blending each of the above components and forming a mixing frame.
  • a coating film is formed by applying the coating composition according to the first embodiment on a substrate and drying it.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the coating film according to the first embodiment.
  • the coating film 10 has a silica fine particle layer 11 which is arranged on the base material 20 and is formed by aggregating silica fine particles, and a fluororesin particle 12 which is arranged in a dispersed state in the silica fine particle layer 11.
  • the fluororesin particles 12 may be exposed on the surface of the coating film 10, that is, on the surface of the silica fine particle layer 11, or may not be exposed. That is, the fluororesin particles 12 are arranged in a state of being partially exposed on the surface of the coating film 10 and dispersed in the silica fine particle layer 11.
  • FIG. 1 schematically shows a crack 13 which is an example of a defect formed by aggregation of silica fine particles when the liquid film of the applied coating composition is dried.
  • a crack 13 which is an example of a defect formed by aggregation of silica fine particles when the liquid film of the applied coating composition is dried.
  • these defects scatter light and cause the film to become cloudy.
  • the non-volatile hydrophilic organic substance 14 is filled inside these defects.
  • the non-volatile hydrophilic organic substance 14 the effect of suppressing the occurrence of these defects itself can be obtained.
  • the surface of the coating film 10 according to the first embodiment includes both a hydrophilic portion caused by silica fine particles and a hydrophobic portion caused by fluororesin particles 12.
  • the coating composition according to the first embodiment contains a high boiling point solvent, it is applied to the coating composition on the base material 20 to form a liquid film, and then dried to form the coating film 10. It takes longer than before. Therefore, the liquid film after coating is leveled, and the coating film 10 is formed in that state. As a result, the coating film 10 having smoothed surface irregularities can be obtained, and the transparency can be improved as compared with the conventional case.
  • the film thickness of the coating film 10 is preferably 20 nm or more and 250 nm or less. If the film thickness is thinner than 20 nm, the coating film 10 is too thin to obtain the desired antifouling property. Further, if the film thickness is thicker than 250 nm, the surface irregularities of the coating film 10 may become large and cloudy. From the above, the film thickness of the coating film 10 is preferably 20 nm or more and 250 nm or less. Further, when the film thickness of the coating film 10 is 80 nm or more and 150 nm or less, particularly when it is around 100 nm, the antireflection function can be imparted to the coating film 10, and the base material 20 to which the coating film 10 is applied can be provided with an antireflection function. The transmittance can be improved.
  • the base material is a member on which the coating film is formed.
  • the base material is a member that constitutes the article.
  • transparent glass or transparent plastic can be used as the base material.
  • the coating film is formed on a transparent base material, the transparency of the base material is not deteriorated, and an antireflection effect can be obtained by designing an appropriate film thickness of the coating film, and the light transmittance can be improved.
  • the coating film is formed on the non-transparent base material, there is an advantage that the treatment can be performed without changing the color tone of the base material. In the case of a glossy surface, the above-mentioned antireflection effect also has the effect of improving the depth or vividness of the color.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the method for producing a coating film according to the first embodiment.
  • the cloth-like material 31 impregnated with the coating composition is fixed to the block 30 which is a coater, and the surface on which the cloth-like material 31 is fixed is brought into close contact with the base material 20 and slid, whereby the coating composition is placed on the base material 20. Is applied. As a result, a liquid film made of the coating composition is formed on the base material 20.
  • a small amount of the coating composition can be applied onto the base material 20 while applying a uniform pressure to the cloth-like material 31, and a uniform coating film can be formed.
  • the thickness of the cloth-like material 31 is preferably 5 mm or less. This is because if it is thicker than 5 mm, the impregnation amount of the coating composition becomes too large, and it may not be possible to apply the coating composition uniformly.
  • the cloth-like material 31 refers to a material in which fibers are accumulated, such as a woven fabric, a non-woven fabric, and paper.
  • the material of the cloth-like material 31 is not particularly limited as long as it can impregnate the coating composition.
  • An example of the cloth-like material 31 is a cloth made of rayon. It should be noted that, since fiber waste is generated as a defect in the coating, it is preferable that the fiber does not contain as much short fibers as possible.
  • the shape of the block 30 is not particularly limited, but a block 30 that can be slid along the surface of the base material 20 is preferable. That is, it is preferable to use the block 30 having a surface shaped along the surface of the base material 20.
  • the material of the block 30 is not particularly limited.
  • the material of the block 30 is polycarbonate.
  • a material that can be impregnated with the coating composition can also be used.
  • a sponge made of various materials having a communication hole can be used as the block 30, but the hole of the sponge preferably has a hole diameter of 0.05 mm or more and 2 mm or less, and preferably 0.1 mm or more and 1.5 mm or less. More preferred. If the pore size is less than 0.05 mm, it is difficult to apply a sufficient coating composition. On the other hand, if the pore diameter exceeds 2 mm, the amount of the coating composition applied is too large, and the liquid film tends to be uneven, which is not preferable. From the above, the holes of the sponge preferably have a hole diameter of 0.05 mm or more and 2 mm or less.
  • the coating method described above is a method of stably applying to a wide area, but other coating methods include a dipping method, a coating method using a brush, a spray coating method, and various coaters. A coating method or the like can be used. Further, the coating composition can be applied by pouring it over the base material 20.
  • FIG. 3 to 5 are cross-sectional views schematically showing an example of the procedure of the coating film manufacturing method according to the first embodiment.
  • a liquid film forming step of applying a coating composition on a substrate to form a liquid film is carried out.
  • FIG. 3 shows the initial state of the liquid film 10A immediately after the coating composition is applied onto the base material 20 in FIG.
  • the thickness of the liquid film 10A due to the applied coating composition is uneven.
  • the silica fine particles 15 are dispersed in the solvent 16 without agglomeration.
  • a drying step of drying the liquid film 10A is carried out in this state.
  • the solvent 16 in the coating composition does not volatilize immediately after coating, and the content of the high boiling point solvent is adjusted. Over time, the solvent 16 volatilizes. During this period, as shown in FIG. 4, the liquid film 10A is gradually leveled so that the upper surface of the liquid film 10A becomes flat. Further, at this time, the silica fine particles 15 do not aggregate in the liquid film 10A and maintain a dispersed state.
  • the silica fine particles 15 aggregate to form the coating film 10 having the silica fine particle layer 11 as shown in FIG.
  • the coating composition As a method of drying the coating composition, it is important not to cause temperature unevenness on the surface of the coated liquid film 10A. After application, it is preferable to dry naturally. When accelerating drying with an air flow, it is preferable not to use an air flow having a temperature higher than the temperature of the base material 20 of 15 ° C. or higher. When an air flow having a temperature higher than the temperature of the base material 20 of 15 ° C. or higher is used, temperature unevenness occurs on the surface of the coated liquid film 10A, and unevenness also occurs in the coating film 10 obtained after drying.
  • the speed of the air flow is not particularly limited, but is preferably 25 m / sec or less. This is because if the speed of the air flow exceeds 25 m / sec, the liquid film 10A before drying may be disturbed and a uniform coating film 10 may not be obtained.
  • the coating composition contains silica fine particles, a high boiling point solvent, and water.
  • the average particle size of the silica fine particles is 3 nm or more and 25 nm or less, and the content of the silica fine particles in the coating composition is 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.
  • the boiling point of the high boiling point solvent is 150 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and the content of the high boiling point solvent in the coating composition is 20% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the liquid film is leveled before the solvent in the liquid film dries.
  • a coating film having a uniform thickness can be obtained.
  • this coating film since the uneven structure on the surface is suppressed, light scattering due to the uneven structure is also suppressed. As a result, there is an effect that a coating film having higher transparency than the conventional one can be formed.
  • FIG. 6 is a front view showing an example of an optical device having a coating film according to the second embodiment
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG.
  • the camera 100 is mentioned as an example of the optical device.
  • the camera 100 includes a camera body 111 and a lens 112 in the housing 110.
  • dirt may adhere to the surface of the lens 112. Therefore, by forming the coating film 10 described in the first embodiment on the surface of the lens 112, it is possible to prevent the adhesion of dirt for a long period of time without affecting the image captured by the camera 100.
  • the coating film 10 is formed on the lens 112 of the camera 100. Since the coating film 10 is more transparent than the conventional one, it is possible to expect the same light-collecting performance of the lens 112 as before the coating film 10 is applied. Further, by adjusting the film thickness of the coating film 10 so as to have an antireflection function, the transmittance of the lens 112 to which the coating film 10 is applied can be improved.
  • FIG. 8 is a front view showing an example of a lighting device having a coating film according to the third embodiment
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG.
  • the lighting device 200 includes a main body 210 that emits light and a lighting cover 211 that covers the main body 210.
  • the lighting device 200 is used indoors or outdoors, dirt may adhere to the surface of the lighting cover 211. Therefore, by forming the coating film 10 described in the first embodiment on the surface of the illumination cover 211, it is possible to prevent the adhesion of dirt for a long period of time without affecting the illuminance.
  • the coating film 10 is formed on the lighting cover 211 of the lighting device 200. Since the coating film 10 has higher transparency than the conventional one, it can be expected that the light transmission performance of the illumination cover 211 equivalent to that before the coating film 10 is applied.
  • FIG. 10 is a front view showing an example of an air conditioner having a coating film according to the fourth embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG.
  • the air conditioner 300 is, for example, a device that is installed indoors, takes in outdoor air, supplies air to the room, and exhausts the indoor air to the outside.
  • the air conditioner 300 includes a housing 310 that covers a main body (not shown) that supplies and exhausts air into the room. When the air conditioner 300 is used indoors, dirt may adhere to the surface of the housing 310. Therefore, by forming the coating film 10 described in the first embodiment on the surface of the housing 310, it is possible to prevent the adhesion of dirt for a long period of time without changing the appearance of the product.
  • the coating film 10 is formed on the housing 310 of the air conditioner 300. Since the coating film 10 has higher transparency than the conventional one, it is possible to maintain the same color tone of the housing 310 as before the coating film 10 is applied.
  • Example 1 Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., ST-O) containing silica fine particles having an average particle size of 12 nm, diethylene glycol monobutyl ether having a boiling point of 230 ° C. as a high boiling point solvent, and deionized water as water.
  • the coating composition is prepared by blending, mixing and stirring.
  • the content of silica fine particles is 1% by mass
  • the content of diethylene glycol monobutyl ether is 50% by mass
  • the content of deionized water is the balance.
  • the obtained coating composition is impregnated with a non-woven fabric (manufactured by Kuraray Laflex Co., Ltd., product name: Kuraclean (registered trademark) wiper, fiber used: rayon) and fixed to a block made of polycarbonate.
  • the non-woven fabric surface is brought into close contact with a glass substrate (50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 1 mm) and slid, and then dried at 25 ° C. for 24 hours to form a coating film.
  • Example 2 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 20% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 21% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 55% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 5 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 69% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 6 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 70% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 7 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that dipropylene glycol dimethyl ether having a boiling point of 171 ° C. is used instead of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 8 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the silica fine particles is changed to 0.2% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 9 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the silica fine particles is changed to 4% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 10 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the silica fine particles is changed to 5 nm. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 11 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the silica fine particles is changed to 20 nm. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 12 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that PTFE particles (manufactured by Mitsui / DuPont Fluorochemical Co., Ltd., product name: 31JR) are added as fluororesin particles in an amount of 10% by mass based on the silica fine particles.
  • the average particle size of the PTFE particles is 0.25 ⁇ m.
  • a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 13 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that 40% by mass of PTFE particles (manufactured by Mitsui / DuPont Fluorochemical Co., Ltd., product name: 31JR) are added to the silica fine particles as fluororesin particles.
  • the average particle size of the PTFE particles is 0.25 ⁇ m.
  • a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 14 The coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400) was added as a non-volatile hydrophilic organic substance in an amount of 15% by mass based on the silica fine particles. Prepare. The average molecular weight of polyethylene glycol is 380 or more and 420 or less. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • polyethylene glycol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400
  • Example 15 The coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400) was added as a non-volatile hydrophilic organic substance in an amount of 35% by mass based on the silica fine particles. Prepare. The average molecular weight of polyethylene glycol is 380 or more and 420 or less. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • polyethylene glycol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400
  • Example 16 A coating film is formed in the same manner as in Example 1 except that the coating composition of Example 1 is applied to an acrylic base material (ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 2 mm).
  • ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene
  • Example 17 The coating composition of Example 1 is spray-coated on a glass substrate (50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 1 mm) and then dried at 25 ° C. for 24 hours to form a coating film.
  • Example 1 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 15% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 19% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 71% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether is changed to 75% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 5 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that ethanol having a boiling point of 87 ° C. is used instead of the high boiling point solvent diethylene glycol monobutyl ether. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 6 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that lithium silicate (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., product name: lithium silicate 45) is used instead of the silica fine particles. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • lithium silicate manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., product name: lithium silicate 45
  • Example 7 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the silica fine particles is changed to 30 nm. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 8 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the silica fine particles is changed to 0.05% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 9 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that the content of the silica fine particles is changed to 7% by mass. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 10 A coating composition is prepared in the same manner as in Example 1 except that PTFE particles (manufactured by Mitsui / DuPont Fluorochemical Co., Ltd., product name: 31JR) are added as fluororesin particles in an amount of 60% by mass based on the silica fine particles.
  • the average particle size of the PTFE particles is 0.25 ⁇ m.
  • a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • Example 11 Coating composition in the same manner as in Example 1 except that polyethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400), which is a non-volatile hydrophilic organic substance, is added in an amount of 50% by mass based on silica fine particles. To prepare. The average molecular weight of polyethylene glycol is 380 or more and 420 or less. Further, a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • polyethylene glycol manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product name: polyethylene glycol 400
  • the average molecular weight of polyethylene glycol is 380 or more and 420 or less.
  • a coating film is formed on the glass substrate in the same manner as in Example 1.
  • a part of the coating film formed on the base material is scraped off, and a 3D measurement laser microscope (manufactured by Olympus Corporation) is used to measure the step between the coating film and the base material to measure the film thickness. To measure.
  • the measurement results of the coating film thickness are classified according to the following criteria. 1: Film thickness less than 20 nm 2: Film thickness 20 nm or more and 120 nm or less 3: Film thickness more than 120 nm and 250 nm or less 4: Film thickness more than 250 nm
  • Kanto Loam dust which is a JIS (Japanese Industrial Standards) test powder having a central particle size in the range of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, is sprayed onto the coating film with air. .. After that, the Kanto Loam dust sprayed on the coating film is transferred to a mending tape (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.).
  • the absorbance at a wavelength of 550 nm is measured with a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: UV-3100PC). The absorbance is evaluated according to the following criteria, and if the absorbance is less than 0.3, it is judged that the antifouling property is high. 1: Absorbance less than 0.1 2: Absorbance 0.1 or more and less than 0.2 3: Absorbance 0.2 or more and less than 0.3 4: Absorbance 0.3 or more
  • FIG. 12 is a diagram summarizing the formation conditions and evaluation results of the coating film in Examples 1 to 17.
  • FIG. 13 is a diagram summarizing the formation conditions of the coating film and the evaluation results in Comparative Examples 1 to 11.
  • the average particle size of the silica fine particles is in the range of 3 nm or more and 25 nm or less, and the content of the silica fine particles in the coating composition is 0.1 mass by mass. It is in the range of% or more and 5% by mass or less.
  • the boiling point of the high boiling point solvent is in the range of 150 ° C. or more and 300 ° C. or less, and the content of the high boiling point solvent in the coating composition is 20% by mass or more and 70% by mass or less. Is in the range of. Therefore, the coating film formed by using these coating compositions has good antifouling property and also good transparency.
  • the coating compositions of Examples 12 and 13 contain fluororesin particles in a range of 5% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the silica fine particles, antifouling property and transparency are good.
  • the coating compositions of Examples 14 and 15 contain non-volatile hydrophilic organic substances in the range of 10% by mass or more and 40% by mass or less of the non-volatile hydrophilic organic substances with respect to the silica fine particles, they are antifouling. Good sex and transparency.
  • the coating film formed on the acrylic base material in Example 16 and the coating film formed by spray coating in Example 17 also have good antifouling properties and transparency. That is, the coating film has good antifouling property and transparency regardless of whether the base material is glass or acrylic. Both the coating film formed by coating with a non-woven fabric and the coating film formed by spray coating have good antifouling property and transparency.
  • Comparative Examples 1 and 2 the evaluation of transparency is low. It is considered that this is because the effect of forming a uniform film cannot be sufficiently obtained because the amount of the high boiling point solvent added is insufficient.
  • Comparative Examples 3 and 4 the evaluation of transparency and antifouling property is low. It is considered that this is because the amount of the high boiling point solvent added is excessive, so that the dispersibility of the silica fine particles is lowered and the unevenness of the surface of the coating film is increased.
  • Comparative Example 5 the evaluation of transparency is low. It is considered that this is because the boiling point of ethanol used as a solvent is 87 ° C., which is lower than the boiling point of other high boiling point solvents. Since a solvent having a boiling point of 171 ° C. is used in Example 7, it is considered that a coating film having excellent antifouling property and transparency can be obtained if the boiling point of the high boiling point solvent is 150 ° C. or higher. Be done. Further, if the boiling point exceeds 300 ° C., the solvent tends to remain in the coating film, so it is considered preferable to use a high boiling point solvent having a boiling point of 300 ° C. or lower.
  • Comparative Example 10 the evaluation of transparency is low. It is considered that this is because the amount of the fluororesin particles added is excessive, so that dust easily adheres.
  • Example 13 considering that the content of the fluororesin particles with respect to the silica fine particles is 40% by mass, it is considered desirable that the amount of the fluororesin particles added is 50% by mass or less.
  • Example 18 The coating composition of Example 1 is spray-coated on the outside of the glass lens of the outdoor camera and air-dried at 25 ° C. for 24 hours.
  • Example 19 The coating composition of Example 1 is impregnated with a non-woven fabric (manufactured by Kuraray Laflex Co., Ltd., product name: Kuraclean wiper, fiber used: rayon) and fixed to a block made of polycarbonate.
  • the non-woven fabric surface is brought into close contact with the acrylic cover of the lighting equipment and slid, and then naturally dried at 25 ° C. for 24 hours to form a coating film.
  • Example 20 The coating composition of Example 1 is impregnated with a non-woven fabric (manufactured by Kuraray Laflex Co., Ltd., product name: Kuraclean wiper, fiber used: rayon) and fixed to a block made of polycarbonate.
  • the non-woven fabric surface is brought into close contact with the outer surface of the housing of the room air conditioner and slid, and then naturally dried at 25 ° C. for 24 hours to form a coating film.
  • Example 18 to 20 a coating film was formed on each base material, but there was no change in the appearance of the base material. That is, the coating film formed in Examples 18 to 20 has high transparency. Further, under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50%, Kanto loam dust, which is a powder for JIS test having a center particle size of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, is sprayed with air, and then each article is lightly vibrated. .. As a result, it can be seen that the coating film formed in Examples 18 to 20 has high antifouling property because dust falls on each article on which the coating film of Examples 18 to 20 is formed. ..
  • Kanto loam dust which is a powder for JIS test having a center particle size of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

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Abstract

従来に比してコーティング膜の透明性を高くすることができるコーティング組成物を得ることを目的とする。コーティング組成物は、平均粒径が３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であるシリカ微粒子（１５）と、沸点が１５０℃以上３００℃以下である溶剤と、水と、を含む。シリカ微粒子（１５）の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下である。溶剤の含有量は、２０質量％以上７０質量％以下である。

Description

コーティング組成物、コーティング膜、物品、光学機器、照明機器、空気調和機およびコーティング膜の製造方法
　本開示は、シリカ微粒子を含むコーティング組成物、コーティング膜、物品、光学機器、照明機器、空気調和機およびコーティング膜の製造方法に関する。
　建物のガラス、屋外用カメラのレンズおよび照明機器のカバーなどの表面には、粉塵または油煙などの様々な汚れが付着する。このような汚れの付着を抑制する様々な技術が提案されている。特許文献１には、シリカ微粒子が鎖状または数珠状に結合した無機粒子凝集体とフッ素樹脂粒子とを含むコーティング組成物を用いて表面にコーティング膜を形成する技術が開示されている。このコーティング膜では、表面側に無機粒子凝集体が多く存在するとともに、フッ素樹脂粒子が存在することによって、コーティング膜の表面に凹凸構造が形成される。
特開２０１６－８９１４７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、コーティング膜の表面に存在する凹凸構造によって、光散乱が発生するため、コーティング膜がわずかに白濁してしまうという問題があった。例えば、屋外用カメラのレンズの表面にわずかに白濁したコーティング膜が形成されると、レンズの光の透過性能が劣化してしまうので、望ましくない。また、照明機器のカバーの表面がわずかに白濁したコーティング膜が形成されると基材の色調が変化してしまい、照明機器の意匠性を損なってしまう。そのため、従来に比して透明性の高いコーティング膜が求められていた。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、従来に比してコーティング膜の透明性を高くすることができるコーティング組成物を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のコーティング組成物は、平均粒径が３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であるシリカ微粒子と、沸点が１５０℃以上３００℃以下である溶剤と、水と、を含む。シリカ微粒子の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下である。溶剤の含有量は、２０質量％以上７０質量％以下である。
　本開示によれば、従来に比してコーティング膜の透明性を高くすることができるという効果を奏する。
実施の形態１によるコーティング膜の構造の一例を模式的に示す断面図 実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の一例を模式的に示す断面図 実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図 実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図 実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図 実施の形態２によるコーティング膜を有する光学機器の一例を示す正面図 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図 実施の形態３によるコーティング膜を有する照明機器の一例を示す正面図 図８のＩＸ－ＩＸ断面図 実施の形態４によるコーティング膜を有する空気調和機の一例を示す正面図 図１０のＸＩ－ＸＩ断面図 実施例１から１７におけるコーティング膜の形成条件と評価結果とをまとめた図 比較例１から１１におけるコーティング膜の形成条件と評価結果とをまとめた図
　以下に、本開示の実施の形態にかかるコーティング組成物、コーティング膜、物品、光学機器、照明機器、空気調和機およびコーティング膜の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
＜コーティング組成物＞
　実施の形態１によるコーティング組成物は、シリカ微粒子と、高沸点溶剤と、水と、を含む。また、実施の形態１によるコーティング組成物は、フッ素樹脂粒子と、非揮発性親水性有機物と、をさらに含んでもよい。以下に、コーティング組成物に含まれる成分について説明する。
＜シリカ微粒子＞
　実施の形態１によるコーティング組成物に含まれるシリカ微粒子は、コーティング膜のベースとなる成分である。コーティング組成物にシリカ微粒子を配合することで、コーティング組成物によって形成されるコーティング膜において透明性が高い親水性表面を形成することができる。これによって、疎水性の汚れの付着を抑制する能力を向上することができ、また付着した水が、拡がり易くなり、付着した水を流れ落ち易くすることができる。
　シリカ微粒子は、ほかの無機粒子と比較して屈折率が低く、基材として一般的に用いられるプラスチックなどの透明樹脂およびガラスなどの屈折率に近い値を有する。基材とコーティング膜との屈折率が同程度であれば、それらの界面および表面における光反射によって白く見えることが抑制され、基材の色調を損ない難い。
　シリカ微粒子の平均粒径は、３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましく、特に４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、平均粒径とは、レーザ光散乱式または動的散乱式の粒度分布計で測定したときの一次粒子の平均粒径の値を意味する。また、一次粒子とは、粒子の最小単位であって、それ以上分割されない粒子のことをいう。複数の一次粒子が一塊となった一次粒子の集合体は、二次粒子と称される。シリカ微粒子の平均粒径が３ｎｍ未満であると、コーティング膜が緻密になり過ぎ、膜表面と汚れとの間に働く分子間力が大きくなってしまい、所望の防汚性を得られないことがある。シリカ微粒子の平均粒径が２５ｎｍよりも大きくなると、コーティング膜の表面の凹凸が大きくなり過ぎ、白濁が生じ易くなる。以上より、シリカ微粒子の平均粒径は、３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。特に、シリカ微粒子の平均粒径が４ｎｍ以上１０ｎｍ以下である場合には、適度な緻密さを有するコーティング膜となり、コーティング膜の表面と汚れとの接触面積が小さくなるため、十分な防汚性を得ることができる。ここで、防汚性は、汚れが付着し難い性質または付着した汚れが除去され易い性質のことを意味する。
　シリカ微粒子のコーティング組成物中の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２質量％以下であることが好ましい。シリカ微粒子のコーティング組成物中の含有量が０．１質量％未満である場合には、形成したコーティング膜が薄くなり過ぎてしまい、所望の防汚性を得ることができないことがある。一方、シリカ微粒子のコーティング組成物中の含有量が５質量％より多い場合には、コーティング膜が厚くなり過ぎてしまい、クラックおよび凹凸ができ、白濁し易くなることがある。以上より、シリカ微粒子のコーティング組成物中の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下であることが好ましい。特に、シリカ微粒子のコーティング組成物中の含有量が０．５質量％以上２質量％以下である場合には、適度な厚さを有する均一なコーティング膜を形成することができ、十分な防汚性を得ることができる。
　上記のような特徴を有するシリカ微粒子は、公知の方法に従って調製することができる。例えば、ケイ酸ナトリウムの水溶液から調製される、あるいはゾルゲル法によって調整されるコロイダルシリカをシリカ微粒子として利用することができる。シリカ微粒子は、球状のもののほか、中空形状、鱗片状、棒状等の異形形状のものであってもよい。鱗片状のシリカ微粒子を用いた場合には、得られる膜強度が高くなる傾向がある。そのため、摩耗耐性が要求される用途には鱗片状のシリカ微粒子を用いることで好ましい結果が得られる。鱗片状シリカと球状シリカとを混合することで透明性塗膜の強度の両立を図ることも可能である。また、シリカ微粒子が数珠状に連結されたものが用いられてもよい。
＜高沸点溶剤＞
　実施の形態１によるコーティング組成物に含まれる高沸点溶剤は、常温に比して高い沸点を有する溶剤であり、後述するように、１５０℃以上３００℃以下である沸点を有する溶剤である。高沸点溶剤は、コーティング膜の形成過程におけるコーティング組成物の乾燥速度を制御する。これによって、コーティング組成物中のシリカ微粒子の初期濃度を保ったまま液膜を形成することができ、塗布の途中でのシリカ微粒子の凝集を抑制することができる。さらに、高沸点溶剤の含有量を乾燥時間が長くなるように変化させることで、塗布後の液膜をレベリングさせることができる。これらの効果によって均一なコーティング膜を得ることができる。
　高沸点溶剤の沸点は、１５０℃以上３００℃以下であることが好ましい。高沸点溶剤の沸点が１５０℃未満であると、乾燥速度が速くなり過ぎてしまい、シリカ微粒子の凝集防止および塗布後の液膜のレベリングの効果が得られない。一方、高沸点溶剤の沸点が３００℃を超えると、コーティング膜中に溶剤が残存し易くなり、所望の特性を有するコーティング膜が得られない。以上より、高沸点溶剤の沸点は、１５０℃以上３００℃以下であることが好ましい。
　高沸点溶剤の水に対する溶解度は特に限定されないが、７０質量％以上であることが好ましい。水に対する溶解度が７０質量％未満であると、水に対して分離し易くなってしまうからである。
　高沸点溶剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルラクテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどが挙げられる。また、これらを単独または１種以上を組み合わせたものを高沸点溶剤として用いることができる。
　コーティング組成物における高沸点溶剤の含有量は、２０質量％以上７０質量％以下であり、好ましくは３０質量％以上５０質量％以下である。高沸点溶剤の含有量が２０質量％未満であると、シリカ微粒子の凝集防止効果および塗布後の液膜のレベリングの効果が十分に得られない。また、高沸点溶剤の含有量が７０質量％よりも多い場合には、コーティング組成物中のシリカ微粒子および任意に含ませることができるフッ素樹脂粒子の溶解性が低下し凝集し易くなる。以上より、コーティング組成物における高沸点溶剤の含有量は、２０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。特に、コーティング組成物における高沸点溶剤の含有量が３０質量％以上５０質量％以下である場合には、コーティング組成物による液膜中のシリカ微粒子およびフッ素樹脂粒子の分散状態を保ちつつ、液膜のレベリング効果を得ることができるため、均一で透明性が高いコーティング膜を形成することができる。
＜水＞
　実施の形態１によるコーティング組成物に含まれる水としては、特に限定されず、水道水、純水、ＲＯ（Reverse　Osmosis）水、脱イオン水などを用いることができる。ＲＯ水は、逆浸透膜を用いて水道水から不純物を取り除いた水である。コーティング組成物におけるシリカ微粒子の分散安定性を向上させる観点から、水に含まれるカルシウムイオンまたはマグネシウムイオン等のイオン性不純物が少ない方が好ましい。具体的には、水に含まれる２価以上のイオン性不純物が２００ｐｐｍ以下であることが好ましく、５０ｐｐｍ以下であることがより好ましい。２価以上のイオン性不純物が２００ｐｐｍよりも多いと、シリカ微粒子の凝集が起こり、コーティング組成物の流動性の低下による塗布性の低下およびコーティング膜の透明性の低下を生じる可能性があるからである。
　コーティング組成物における水の含有量は、特に限定されないが、２５質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上７０質量％以下であることがより好ましい。水の含有量が２５質量％未満であると、コーティング組成物中のシリカ微粒子および任意に含ませることができるフッ素樹脂粒子の溶解性が低下し、凝集し易くなる場合がある。また、水の含有量が２５質量％未満であると、コーティング膜が厚くなり、クラックなどの欠陥が生じ易くなることがある。一方、水の含有量が８０質量％を超えると、組成物中の固形分の量が少なくなり過ぎてしまい、コーティング膜を効率良く形成することが難しくなることがある。以上より、コーティング組成物における水の含有量は、２５質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。特に、コーティング組成物における水の含有量が５０質量％以上７０質量％以下である場合には、コーティング組成物による液膜中のシリカ微粒子およびフッ素樹脂粒子の分散状態を維持でき、適度な厚さの均一で透明性が高いコーティング膜を形成することができる。
＜フッ素樹脂粒子＞
　実施の形態１によるコーティング組成物は、フッ素樹脂粒子を含むこともできる。フッ素樹脂粒子を配合することで、形成されるコーティング膜に部分的に疎水性表面を形成することができる。これによって、汚れの付着を防止する能力を向上させることができる。また、フッ素樹脂粒子によって形成されるコーティング膜の表面に潤滑性を付与することができる。これによって、コーティング膜の耐摩耗性を向上させることができる。
　フッ素樹脂粒子としては特に限定されないが、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー）、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、フルオロエチレン・ビニルエーテル共重合体、フルオロエチレン・ビニルエステル共重合体、これらの共重合体および混合物、並びにこれらのフッ素樹脂にほかの樹脂を混合したものなどから形成される粒子が挙げられる。
　フッ素樹脂粒子の平均粒径は、８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。フッ素樹脂粒子の平均粒径が８０ｎｍ未満であると、コーティング膜の表面に疎水性部分を十分に形成できない場合がある。一方、フッ素樹脂粒子の粒径が５５０ｎｍを超える場合には、コーティング膜の表面の凹凸が大きくなり、汚れが引っ掛かり易くなるため、所望の防汚性が得られない場合がある。また、コーティング膜の表面の凹凸によって、光散乱が発生し、コーティング膜が白濁してしまうこともある。以上より、フッ素樹脂粒子の平均粒径は、８０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることが好ましい。特に、フッ素樹脂粒子の平均粒径が１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である場合には、フッ素樹脂粒子による疎水性面と適度な凹凸とを有するコーティング膜となるため、十分な防汚性を得ることができる。
　また、棒状または鱗片状のフッ素樹脂粒子を用いて形成されるコーティング膜の表面の凹凸をなるべく少なくすることで、コーティング膜の透明性を向上させることができる。さらに、低分子成分または溶剤等を含み、塗布時には柔軟性を有し、塗布後にはこれらの成分が揮発して固化する様なフッ素樹脂粒子の分散液を用いることで、得られる膜の平滑性および透明性を向上させることも可能である。
　フッ素樹脂粒子は、公知の方法に従って調整することができる。フッ素樹脂粒子が水中に分散した状態で市販されているものを、当該コーティング組成物の原料として用いることができる。
　フッ素樹脂粒子のコーティング組成物中の含有量は、シリカ微粒子の含有量に対して５質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、特に１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。コーティング組成物中におけるシリカ微粒子の含有量に対するフッ素樹脂粒子の含有量が５質量％未満であると、コーティング膜の表面における疎水性表面の割合が低くなり、所望の防汚性が得られないことがある。一方、シリカ微粒子の含有量に対するフッ素樹脂粒子の含有量が５０質量％よりも多いと、コーティング膜に粉塵が付着し易くなる傾向があり好ましくない。以上より、コーティング組成物中におけるシリカ微粒子の含有量に対するフッ素樹脂粒子の含有量は、５質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。特に、コーティング組成物中におけるシリカ微粒子の含有量に対するフッ素樹脂粒子の含有量が１０質量％以上３０質量％以下である場合には、適度な割合で親水性表面と疎水性表面とを有するコーティング膜となるため、十分な防汚性を得ることができる。
＜非揮発性親水性有機物＞
　実施の形態１によるコーティング組成物には、非揮発性で親水性の有機物である非揮発性親水性有機物を含むこともできる。非揮発性親水性有機物を配合することで、形成されたコーティング膜のボイドを埋めることができ、コーティング膜の内部における散乱を減少させ、コーティング膜の透明性を向上させることができる。また、コーティング組成物の塗布性を向上させることができる。
　非揮発性親水性有機物としては特に限定されないが、潮解性を持たず、非揮発性の各種の有機物を利用することができる。非揮発性親水性有機物の一例は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ジメチコンコポリオール、およびこれらの混合物である。
　非揮発性親水性有機物として、界面活性剤を用いることもできる。界面活性剤としては特に限定されないが、シリカ微粒子の凝集等を起こし難いノニオン系界面活性剤が好ましい。ただし、添加量、溶媒のｐＨ等に注意すればアニオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤も利用可能である。
　ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアマイド、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルなどが挙げられる。
　アニオン系界面活性剤としては、高級アルコールサルフェート（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルアリルスルホン酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルナフタレンスルホン酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルナフタレンスルホン酸塩縮合物、アルキルホスフェート、ジアルキルスルフォサクシネート、ロジン石鹸、脂肪酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）などが挙げられる。
　カチオン系界面活性剤としては、オクタデシルアミンアセテート、イミダゾリン誘導体アセテート、ポリアルキレンポリアミン誘導体またはその塩、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリエチルアミノエチルアルキルアミドハロゲニド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲニドなどが挙げられる。
　非揮発性親水性有機物は、特に限定されないが、平均分子量が４００以上５００，０００以下のものを用いることができ、平均分子量が７００以上１００，０００以下のものが好ましい。平均分子量が４００より低い場合には、非揮発性親水性有機物の添加量が多い場合に、粉塵の付着が多くなる場合があり好ましくない。また、平均分子量が５００，０００を超える場合は、コーティング液の流動性が低下し、均質なコーティングが困難になる場合がある。以上より、非揮発性親水性有機物の平均分子量が４００以上５００，０００以下のものであることが望ましい。特に、非揮発性親水性有機物の平均分子量が７００以上１００，０００以下である場合には、適度な流動性を有するため、コーティング膜のボイドを埋めた、透明性が高いコーティング膜を得ることができる。
　非揮発性親水性有機物のコーティング組成物中の含有量は、シリカ微粒子の含有量に対して１０質量％以上４０質量％以下であることが好ましく、特に１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。コーティング組成物中におけるシリカ微粒子の含有量に対する非揮発性親水性有機物の含有量が１０質量％未満であると、形成されるコーティング膜の内部のボイドを十分に埋めることできない場合、あるいはコーティング組成物の拡がり性が低くなる場合があり、コーティング膜の透明性が不十分となることがある。一方、シリカ微粒子の含有量に対する非揮発性親水性有機物の含有量が４０質量％よりも多いと、コーティング膜が軟らかくなり過ぎ、耐久性が不十分となることがある。以上より、コーティング組成物中におけるシリカ微粒子の含有量に対する非揮発性親水性有機物の含有量が１０質量％以上４０質量％以下であることが好ましい。特に、非揮発性親水性有機物のコーティング組成物中の含有量が１０質量％以上３０質量％以下である場合には、コーティング膜のボイドを十分に埋める効果が得られるため、透明性が高いコーティング膜を形成することができる。
＜その他＞
　実施の形態１によるコーティング組成物は、本開示の効果を阻害しない範囲において、様々な特性をコーティング組成物に付与する観点から、当該技術分野において公知の成分を含むことができる。このような成分の例としては、カップリング剤、シラン化合物などが挙げられる。これらの成分の配合量は、本開示の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されず、使用する成分の種類に応じて適宜調整すればよい。
　上記のような成分を含む実施の形態１によるコーティング組成物の製造方法は、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行うことができる。具体的には、上記の各成分を配合して混合擾枠することによってコーティング組成物を調製することができる。
　つぎに、上記のコーティング組成物を用いて作製されるコーティング膜について説明する。
＜コーティング膜＞
　実施の形態１によるコーティング組成物を基材上に塗布し、乾燥させることで、コーティング膜が形成される。
　図１は、実施の形態１によるコーティング膜の構造の一例を模式的に示す断面図である。なお、ここでは、コーティング組成物が、シリカ微粒子、高沸点溶剤、水、フッ素樹脂粒子および非揮発性親水性有機物を含む場合を例に挙げる。コーティング膜１０は、基材２０上に配置され、シリカ微粒子が凝集してなるシリカ微粒子層１１と、シリカ微粒子層１１中に分散した状態で配置されるフッ素樹脂粒子１２と、を有する。フッ素樹脂粒子１２は、コーティング膜１０の表面、すなわちシリカ微粒子層１１の表面に露出しているものと、露出していないものとがある。つまり、フッ素樹脂粒子１２は、コーティング膜１０の表面に部分的に露出し、かつシリカ微粒子層１１中に分散した状態で配置されている。
　図１には、塗布されたコーティング組成物の液膜の乾燥時にシリカ微粒子の凝集によって形成される欠陥の一例であるクラック１３を模式的に示している。実際には、明確なクラック１３ではなく、小さい空隙を形成している場合も多い。従来では、これらの欠陥が光を散乱し膜の白濁の原因となっている。しかし、実施の形態１によるコーティング膜１０では、これらの欠陥の内部に、非揮発性親水性有機物１４が充填された状態となる。このことで光散乱が抑制され、コーティング膜１０の透明性が増すことになる。また、非揮発性親水性有機物１４が添加されていることによって、これらの欠陥の発生自体を抑制する効果も得られる。
　図１に示されるように、実施の形態１によるコーティング膜１０の表面は、シリカ微粒子に起因する親水性の部分と、フッ素樹脂粒子１２に起因する疎水性の部分と、の両方を備える。
　また、後述するように、実施の形態１によるコーティング組成物は、高沸点溶剤を含むため、基材２０にコーティング組成物に塗布して液膜を形成してから乾燥してコーティング膜１０が形成されるまでの時間が、従来に比して長くなる。そのため、塗布後の液膜がレベリングされ、その状態でコーティング膜１０が形成される。その結果、表面の凹凸が平滑化されたコーティング膜１０が得られ、従来に比して透明性を高くすることができる。
　コーティング膜１０の膜厚は２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が２０ｎｍよりも薄いと、コーティング膜１０が薄過ぎて所望の防汚性を得ることできない。また、膜厚が２５０ｎｍよりも厚いと、コーティング膜１０の表面の凹凸が大きくなり白濁する場合がある。以上より、コーティング膜１０の膜厚は２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい。また、コーティング膜１０の膜厚が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である場合、特に１００ｎｍ前後の場合には、反射防止機能をコーティング膜１０に付与することができ、コーティング膜１０が塗布される基材２０の透過率を向上させることができる。
＜基材＞
　基材は、コーティング膜の形成対象となる部材である。一例では、基材は、物品を構成する部材である。また、基材としては、透明なガラスまたは透明なプラスチックを用いることができる。透明な基材にコーティング膜を形成する場合には、基材の透明性を悪化させない他、適切なコーティング膜の膜厚設計によって反射防止効果が得られ、光透過率を向上させることもできる。また、非透明な基材にコーティング膜を形成する場合においては、基材の色調を変化させない処理ができるという利点がある。光沢面の場合には、上述の反射防止効果により色の深みまたは鮮やかさを向上させる効果も得られる。
＜製造方法＞
　図２は、実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。コーティング組成物を含浸させた布状物３１をコータであるブロック３０に固定し、布状物３１を固定した面を基材２０に密着させて滑らせることで、基材２０上にコーティング組成物が塗布される。これによって、基材２０上には、コーティング組成物からなる液膜が形成される。布状物３１とブロック３０とを組み合わせることで、均一な圧を布状物３１にかけながら少量のコーティング組成物を基材２０上に塗布することができ、均一なコーティング膜を形成できる。
　布状物３１の厚さは５ｍｍ以下が好ましい。５ｍｍよりも厚いと、コーティング組成物の含浸量が多くなり過ぎるため、均一に塗布できないことがあるためである。ここで、布状物３１は、織布、不織布、紙など、繊維を集積したものを指す。布状物３１の素材は、コーティング組成物を含浸できるものであれば特に限定されない。布状物３１の一例は、レーヨン製の布である。なお、繊維くずが発生するとコーティングの欠陥となるため、できるだけ短繊維を含まないものが好ましい。
　ブロック３０の形状は特に限定されないが、基材２０の表面に沿って滑らせることができるものが好ましい。すなわち、基材２０の表面に沿った形状の面を有するブロック３０を用いることが好ましい。
　ブロック３０の材質は、特に限定されない。一例では、ブロック３０の材質は、ポリカーボネイトである。また、ブロック３０の材質として、コーティング組成物を含浸できるものを用いることもできる。連通孔を有する各種材質のスポンジをブロック３０として利用することができるが、スポンジの孔は、孔径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。孔径が０．０５ｍｍ未満の場合には、十分なコーティング組成物の塗布が困難である。また、孔径が２ｍｍを超える場合には、コーティング組成物の塗布量が多くなり過ぎてしまい、液膜にむらが生じ易いため好ましくない。以上より、スポンジの孔は、孔径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。
　以上に説明したコーティング方法は、広い面積に安定的に塗布する方法であるが、コーティング方法としてはこのほかにも、浸漬法、ブラシを用いた塗布法、スプレーコート法、各種のコータを用いた塗布法などを用いることができる。また、コーティング組成物を基材２０にかけ流して塗布することもできる。
　図３から図５は、実施の形態１によるコーティング膜の製造方法の手順の一例を模式的に示す断面図である。まず、基材上にコーティング組成物を塗布して液膜を形成する液膜形成工程が実施される。図３には、図２で基材２０上にコーティング組成物を塗布した直後の液膜１０Ａの初期状態が示されている。図３に示されるように、初期状態では、塗布されたコーティング組成物による液膜１０Ａの厚さにむらがある。また、液膜１０Ａ中には、シリカ微粒子１５が溶媒１６中で凝集せずに分散した状態にある。ついで、この状態で液膜１０Ａを乾燥させる乾燥工程が実施される。
　実施の形態１によるコーティング組成物には、高沸点溶剤が含まれているので、塗布後にすぐにコーティング組成物中の溶媒１６が揮発してしまうことはなく、高沸点溶剤の含有量に応じた時間をかけて、溶媒１６が揮発する。この期間中に、図４に示されるように、液膜１０Ａは徐々にレベリングされることで、液膜１０Ａの上面は平坦となる。また、このとき、シリカ微粒子１５は液膜１０Ａ中で凝集せずに、分散状態を保っている。
　その後、最終的に溶媒１６が乾燥すると、図５に示されるようにシリカ微粒子１５が凝集してシリカ微粒子層１１を有するコーティング膜１０が形成される。
　コーティング組成物を乾燥させる方法としては、コーティングした液膜１０Ａの面に温度むらを生じさせないことが重要となる。塗布後は自然乾燥させることが好ましい。気流で乾燥を加速する場合には、基材２０の温度よりも１５℃以上の高温の気流を用いないことが好ましい。基材２０の温度よりも１５℃以上の高温の気流を用いる場合には、コーティングした液膜１０Ａの面に温度むらが生じ、乾燥後に得られるコーティング膜１０にもむらが生じてしまう。気流の速さとしては、特に限定されないが、２５ｍ／秒以下であることが好ましい。気流の速さが２５ｍ／秒を超えると、乾燥前の液膜１０Ａが乱され、均一なコーティング膜１０が得られない場合があるからである。
　実施の形態１では、コーティング組成物は、シリカ微粒子と高沸点溶剤と水とを含むようにした。シリカ微粒子の平均粒径は、３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であり、コーティング組成物中のシリカ微粒子の含有量は０．１質量％以上５質量％以下である。また、高沸点溶剤の沸点は、１５０℃以上３００℃以下であり、コーティング組成物中の高沸点溶剤の含有量は２０質量％以上７０質量％以下である。これによって、コーティング組成物を基材に塗布したときに、上記の高沸点溶剤の含有量よりも少ない高沸点溶剤を有する従来の場合に比してコーティング組成物を塗布した液膜の乾燥速度が遅くなり、液膜中の溶媒が乾燥するまでの間に、液膜がレベリングされる。レベリングされた状態の液膜が乾燥することによって、均一な厚さのコーティング膜が得られる。このコーティング膜では、表面の凹凸構造が抑制されるので、凹凸構造による光散乱も抑制される。その結果、従来に比して透明性の高いコーティング膜を形成することができるという効果を有する。
実施の形態２.
　実施の形態２では、物品である光学機器に実施の形態１で説明したコーティング膜を形成する場合を説明する。図６は、実施の形態２によるコーティング膜を有する光学機器の一例を示す正面図であり、図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。実施の形態２では、光学機器の一例として、カメラ１００が挙げられる。カメラ１００は、筐体１１０内に、カメラ本体部１１１と、レンズ１１２と、を備える。屋内外でカメラ１００を利用する場合には、レンズ１１２の表面に汚れが付着する場合がある。そこで、レンズ１１２の表面に実施の形態１で説明したコーティング膜１０を形成することで、カメラ１００で撮像される画像に影響を与えることなく、長期間汚れの付着を防止できる。
　実施の形態２では、カメラ１００のレンズ１１２にコーティング膜１０を形成した。コーティング膜１０は、従来に比して透明性が高いので、コーティング膜１０の塗布前と同等のレンズ１１２の集光性能を期待することができる。また、反射防止機能を有するようにコーティング膜１０の膜厚を調整することによって、コーティング膜１０が塗布されるレンズ１１２の透過率を向上させることもできる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、物品である照明機器に実施の形態１で説明したコーティング膜を形成する場合を説明する。図８は、実施の形態３によるコーティング膜を有する照明機器の一例を示す正面図であり、図９は、図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。実施の形態３では、照明機器２００は、光を放射する本体部２１０と、本体部２１０を覆う照明カバー２１１と、を備える。屋内外で照明機器２００を利用する場合には、照明カバー２１１の表面に汚れが付着する場合がある。そこで、照明カバー２１１の表面に実施の形態１で説明したコーティング膜１０を形成することで、照度に影響を与えることなく、長期間汚れの付着を防止できる。
　実施の形態３では、照明機器２００の照明カバー２１１にコーティング膜１０を形成した。コーティング膜１０は、従来に比して透明性が高いので、コーティング膜１０の塗布前と同等の照明カバー２１１の光の透過性能を期待することができる。
実施の形態４．
　実施の形態４では、物品である空気調和機に実施の形態１で説明したコーティング膜を形成する場合を説明する。図１０は、実施の形態４によるコーティング膜を有する空気調和機の一例を示す正面図であり、図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ断面図である。実施の形態４では、空気調和機３００は、一例では、室内に取り付けられ、屋外の空気を取り込んで室内に給気するとともに、室内の空気を屋外に排気する装置である。空気調和機３００は、室内の給気および排気を行う図示しない本体部を覆う筐体３１０を備える。屋内で空気調和機３００を利用する場合には、筐体３１０の表面に汚れが付着する場合がある。そこで、筐体３１０の表面に実施の形態１で説明したコーティング膜１０を形成することで、製品の見た目を変化させることなく、長期間汚れの付着を防止できる。
　実施の形態４では、空気調和機３００の筐体３１０にコーティング膜１０を形成した。コーティング膜１０は、従来に比して透明性が高いので、コーティング膜１０の塗布前と同等の筐体３１０の色調を維持することができる。
　以下に、実施例および比較例によって本開示の詳細を説明するが、これらによって本開示が限定されるものではない。
＜コーティング組成物の調製方法およびコーティング膜の形成方法＞
［実施例１］
　平均粒径が１２ｎｍであるシリカ微粒子を含むコロイダルシリカ（日産化学工業株式会社製、ＳＴ－Ｏ）と、高沸点溶剤として沸点が２３０℃のジエチレングリコールモノブチルエーテルと、水としての脱イオン水と、を配合し、混合攪拌することによってコーティング組成物を調製する。このコーティング組成物において、シリカ微粒子の含有量を１質量％とし、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を５０質量％とし、脱イオン水の含有量を残部とする。
　得られたコーティング組成物を、不織布（クラレクラフレックス株式会社製、製品名：クラクリーン（登録商標）ワイパー、使用繊維：レーヨン）に含侵させて、ポリカ―ボネート製のブロックに固定する。不織布面をガラス基材（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ）に密着させて滑らせた後、２５℃で２４時間乾燥させて、コーティング膜を形成する。
［実施例２］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を２０質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例３］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を２１質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例４］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を５５質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例５］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を６９質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例６］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を７０質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例７］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、沸点が１７１℃のジプロピレングリコールジメチルエーテルを用いること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例８］
　シリカ微粒子の含有量を０．２質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例９］
　シリカ微粒子の含有量を４質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１０］
　シリカ微粒子の平均粒径を５ｎｍに変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１１］
　シリカ微粒子の平均粒径を２０ｎｍに変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１２］
　フッ素樹脂粒子としてＰＴＦＥ粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、製品名：３１ＪＲ）を、シリカ微粒子に対して１０質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ＰＴＦＥ粒子の平均粒径は０．２５μｍである。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１３］
　フッ素樹脂粒子としてＰＴＦＥ粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、製品名：３１ＪＲ）を、シリカ微粒子に対して４０質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ＰＴＦＥ粒子の平均粒径は０．２５μｍである。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１４］
　非揮発性親水性有機物としてポリエチレングリコール（東京化成工業株式会社製、製品名：ポリエチレングリコール４００）を、シリカ微粒子に対して１５質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ポリエチレングリコールの平均分子量は３８０以上４２０以下である。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１５］
　非揮発性親水性有機物としてポリエチレングリコール（東京化成工業株式会社製、製品名：ポリエチレングリコール４００）を、シリカ微粒子に対して３５質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ポリエチレングリコールの平均分子量は３８０以上４２０以下である。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［実施例１６］
　実施例１のコーティング組成物を、アクリル基材（ＡＢＳ（Acrylonitrile　Butadiene　Styrene）、５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍ）に塗布すること以外は、実施例１と同様にコーティング膜を形成する。
［実施例１７］
　実施例１のコーティング組成物を、ガラス基材（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１ｍｍ）にスプレー塗布した後、２５℃で２４時間乾燥させ、コーティング膜を形成する。
［比較例１］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を１５質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例２］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を１９質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例３］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を７１質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例４］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を７５質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例５］
　高沸点溶剤のジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、沸点が８７℃のエタノールを用いること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例６］
　シリカ微粒子の代りにリチウムシリケート（日産化学工業株式会社製、製品名：リチウムシリケート４５）に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例７］
　シリカ微粒子の平均粒径を３０ｎｍに変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例８］
　シリカ微粒子の含有量を０．０５質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例９］
　シリカ微粒子の含有量を７質量％に変更すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例１０］
　フッ素樹脂粒子としてＰＴＦＥ粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、製品名：３１ＪＲ）を、シリカ微粒子に対して６０質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ＰＴＦＥ粒子の平均粒径は０．２５μｍである。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
［比較例１１］
　非揮発性親水性有機物であるポリエチレングリコール（東京化成工業株式会社製、製品名：ポリエチレングリコール４００）を、シリカ微粒子に対して５０質量％添加すること以外は実施例１と同様にしてコーティング組成物を調製する。ポリエチレングリコールの平均分子量は３８０以上４２０以下である。また、実施例１と同様にして、ガラス基材上にコーティング膜を形成する。
＜コーティング膜の評価方法＞
　実施例１から１５および比較例１から１１のコーティング組成物で形成されるコーティング膜と、実施例１６および１７のコーティング組成物で形成されるコーティング膜と、について膜厚を測定し、さらに透明性および防汚性を評価する。
・膜厚の測定
　基材上に形成されるコーティング膜を一部削りとり、３Ｄ測定レーザ顕微鏡（オリンパス株式会社製）を用いて、コーティング膜と基材との段差を測定することで、膜厚を測定する。コーティング膜の膜厚の測定結果を、以下の基準によって分類する。
１：膜厚が２０ｎｍ未満のもの
２：膜厚が２０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下のもの
３：膜厚が１２０ｎｍを超え２５０ｎｍ以下のもの
４：膜厚が２５０ｎｍを超えるもの
・透明性の評価
　ヘイズガードｉ（ビッグガードナー社製）を用いて、コーティング膜のヘイズを測定する。コーティング膜のヘイズの測定結果を、以下の基準によって評価し、ヘイズが４％未満であると透明性が高いと判断する。
１：ヘイズが２％未満のもの
２：ヘイズが２％以上３％未満のもの
３：ヘイズが３％以上４％未満のもの
４：ヘイズが４％以上のもの
・防汚性の評価
　防汚性能として、コーティング膜に対する親水性汚損物質である砂塵の固着性を評価する。具体的には、温度２５℃、湿度５０％の条件下で、１μｍ以上３μｍ以下の範囲を中心粒径とするＪＩＳ（Japanese　Industrial　Standards）試験用紛体である関東ローム粉塵をエアでコーティング膜に吹き付ける。その後、コーティング膜に吹きつけた関東ローム粉塵をメンディングテープ（住友スリーエム株式会社製）に転写する。粉塵を転写したテープを貼り付けた別の透明基材において、分光光度計（株式会社島津製作所製、製品名：ＵＶ－３１００ＰＣ）によって波長５５０ｎｍにおける吸光度を測定する。吸光度は、以下の基準によって評価し、吸光度が０．３未満であると防汚性が高いと判断する。
１：吸光度が０．１未満のもの
２：吸光度が０．１以上０．２未満のもの
３：吸光度が０．２以上０．３未満のもの
４：吸光度が０．３以上のもの
　図１２は、実施例１から１７におけるコーティング膜の形成条件と評価結果とをまとめた図である。図１３は、比較例１から１１におけるコーティング膜の形成条件と評価結果とをまとめた図である。
　図１２に示されるように、実施例１から１１のコーティング組成物は、シリカ微粒子の平均粒径が３ｎｍ以上２５ｎｍ以下の範囲にあり、コーティング組成物中のシリカ微粒子の含有量が０．１質量％以上５質量％以下の範囲にある。また、実施例１から１１のコーティング組成物は、高沸点溶剤の沸点が１５０℃以上３００℃以下の範囲にあり、コーティング組成物中の高沸点溶剤の含有量が２０質量％以上７０質量％以下の範囲にある。そのため、これらのコーティング組成物を用いて形成されるコーティング膜は、防汚性が良好であるとともに、透明性も良好である。また、実施例１２，１３のコーティング組成物は、フッ素樹脂粒子を、シリカ微粒子に対して５質量％以上５０質量％以下の範囲で含むので、防汚性および透明性が良好である。同様に、実施例１４，１５のコーティング組成物は、シリカ微粒子に対する非揮発性親水性有機物の含有量が１０質量％以上４０質量％以下の範囲で非揮発性親水性有機物を含むので、防汚性および透明性が良好である。
　実施例１６でアクリル基材に形成されるコーティング膜、および実施例１７でスプレー塗布によって形成されるコーティング膜も防汚性および透明性が良好である。すなわち、コーティング膜は、基材がガラスであってもアクリルであっても防汚性および透明性は良好である。不織布を用いた塗布によって形成されるコーティング膜でもスプレー塗布によって形成されるコーティング膜でも、防汚性および透明性は良好である。
　これに対して、図１３に示されるように、比較例１，２では、透明性の評価が低い。これは、高沸点溶剤の添加量が不十分であることから、均一膜を形成する効果を十分に得られないためであると考えられる。比較例３，４では、透明性および防汚性の評価が低い。これは、高沸点溶剤の添加量が過剰であることから、シリカ微粒子の分散性が低下し、コーティング膜の表面の凹凸が大きくなるためであると考えられる。
　比較例５では、透明性の評価が低い。これは、溶剤として使用したエタノールの沸点が８７℃であり、他の高沸点溶剤の沸点と比較して低いためであると考えられる。なお、実施例７では沸点が１７１℃の溶剤を使用しているため、高沸点溶剤の沸点としては、１５０℃以上であれば、防汚性および透明性に優れたコーティング膜を得られると考えられる。また、沸点が３００℃を超えると、コーティング膜中に溶剤が残存し易くなるため、沸点が３００℃以下の高沸点溶剤を使用することが好ましいと考えらえる。
　比較例６から９では、透明性または防汚性の評価が低い。これは、シリカ微粒子の平均粒径が大きすぎたり、シリカ微粒子の添加量が少なすぎたり多すぎたりするためであると考えられる。
　比較例１０では、透明性の評価が低い。これは、フッ素樹脂粒子の添加量が過剰であることから、粉塵が付着し易くなるためであると考えらえる。なお、実施例１３では、フッ素樹脂粒子のシリカ微粒子に対する含有量が４０質量％であることを考慮すると、フッ素樹脂粒子の添加量は５０質量％以下であることが望ましいと考えられる。
　比較例１１では、防汚性の評価が低い。これは、非揮発性親水性有機物の添加量が過剰であることから、コーティング膜が軟らかくなりすぎたためであると考えられる。
＜物品にコーティング組成物を適用した実施例＞
［実施例１８］
　屋外用カメラのガラス製のレンズの外側に、実施例１のコーティング組成物をスプレー塗布し、２５℃で２４時間自然乾燥させる。
［実施例１９］
　実施例１のコーティング組成物を、不織布（クラレクラフレックス株式会社製、製品名：クラクリーンワイパー、使用繊維：レーヨン）に含侵させて、ポリカ―ボネート製のブロックに固定する。不織布面を照明機器のアクリル製のカバーに密着させて滑らせた後、２５℃で２４時間自然乾燥させ、コーティング膜を形成する。
［実施例２０］
　実施例１のコーティング組成物を、不織布（クラレクラフレックス株式会社製、製品名：クラクリーンワイパー、使用繊維：レーヨン）に含侵させて、ポリカ―ボネート製のブロックに固定する。不織布面をルームエアコンの筐体外面に密着させて滑らせた後、２５℃で２４時間自然乾燥させ、コーティング膜を形成する。
　実施例１８から２０では、コーティング膜をそれぞれの基材に形成したが、基材の見た目に変化はない。すなわち、実施例１８から２０で形成されるコーティング膜は、高い透明性を有している。また、温度２５℃、湿度５０％の条件下で、１μｍ以上３μｍ以下の範囲を中心粒径とするＪＩＳ試験用紛体である関東ローム粉塵をエアで吹き付けた後、それぞれの物品に軽く振動を与える。その結果、実施例１８から２０のコーティング膜を形成した各物品において、粉塵が落下することから、実施例１８から２０で形成されるコーティング膜は、高い防汚性を有していることが分かる。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１０　コーティング膜、１０Ａ　液膜、１１　シリカ微粒子層、１２　フッ素樹脂粒子、１３　クラック、１４　非揮発性親水性有機物、１５　シリカ微粒子、１６　溶媒、２０　基材、３０　ブロック、３１　布状物、１００　カメラ、１１０，３１０　筐体、１１１　カメラ本体部、１１２　レンズ、２００　照明機器、２１０　本体部、２１１　照明カバー、３００　空気調和機。

Claims (14)

  1. 　平均粒径が３ｎｍ以上２５ｎｍ以下であるシリカ微粒子と、
    　沸点が１５０℃以上３００℃以下である溶剤と、
    　水と、
    　を含み、
    　前記シリカ微粒子の含有量は、０．１質量％以上５質量％以下であり、
    　前記溶剤の含有量は、２０質量％以上７０質量％以下であることを特徴とするコーティング組成物。
  2. 　含有量が前記シリカ微粒子に対して５質量％以上５０質量％以下であるフッ素樹脂粒子をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のコーティング組成物。
  3. 　含有量が前記シリカ微粒子に対して１０質量％以上４０質量％以下である非揮発性および親水性の有機物である非揮発性親水性有機物をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のコーティング組成物。
  4. 　請求項１に記載のコーティング組成物によって基材上に形成されたコーティング膜であって、
    　前記基材上に配置され、前記シリカ微粒子が凝集してなるシリカ微粒子層を備えることを特徴とするコーティング膜。
  5. 　請求項２に記載のコーティング組成物によって基材上に形成されたコーティング膜であって、
    　前記基材上に配置され、前記シリカ微粒子が凝集してなるシリカ微粒子層を備え、
    　前記フッ素樹脂粒子は、部分的に前記コーティング膜の表面に露出し、かつ前記シリカ微粒子層中に分散した状態で配置されていることを特徴とするコーティング膜。
  6. 　請求項３に記載のコーティング組成物によって基材上に形成されたコーティング膜であって、
    　前記基材上に配置され、前記シリカ微粒子が凝集してなるシリカ微粒子層を備え、
    　前記非揮発性親水性有機物は、前記シリカ微粒子層中の欠陥内に充填されていることを特徴とするコーティング膜。
  7. 　膜厚が２０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載のコーティング膜。
  8. 　前記基材は、ガラスまたは透明樹脂であることを特徴とする請求項４から７のいずれか１つに記載のコーティング膜。
  9. 　請求項４から８のいずれか１つに記載のコーティング膜を備えることを特徴とする物品。
  10. 　レンズを備える光学機器であって、
    　前記レンズの表面に請求項４から８のいずれか１つに記載のコーティング膜を備えることを特徴とする光学機器。
  11. 　照明カバーを備える照明機器であって、
    　前記照明カバーの表面に請求項４から８のいずれか１つに記載のコーティング膜を備えることを特徴とする照明機器。
  12. 　室内の給気および排気を行う本体部を覆う筐体を備える空気調和機であって、
    　前記筐体の表面に請求項４から８のいずれか１つに記載のコーティング膜を備えることを特徴とする空気調和機。
  13. 　請求項１から３のいずれか１つに記載のコーティング組成物を基材上に塗布して液膜を形成する液膜形成工程と、
    　前記液膜を乾燥させる乾燥工程と、
    　を含むことを特徴とするコーティング膜の製造方法。
  14. 　前記液膜形成工程では、前記コーティング組成物を含侵させた布状物を、前記基材の表面に沿った形状の面を有するコータに固定し、前記布状物を前記基材の表面に密着させた状態で前記コータを前記基材の表面に沿って滑らせることで前記液膜を形成することを特徴とする請求項１３に記載のコーティング膜の製造方法。
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